寧海縣西林水庫擴容工程砼面板堆石壩擠壓邊墻施工技術應用

鄔銘科

[摘 要]本文結合寧海縣西林水庫實例對混凝土擠壓邊墻的配合比設計、邊墻擠壓機械選型及混凝土擠壓邊墻的施工技術進行詳細分析，并提出了質量控制的措施，可供參考！

[關鍵詞]堆石壩；擠壓邊墻；砼面板

中圖分類號：R654 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）26-0142-02

1 工程概況

寧海縣西林水庫壩址位于寧海縣茶院鄉銅嶺腳村。水庫總庫容1365萬m3，電站裝機容量400kw，水庫為中型水庫，電站屬小（2）型電站。水庫大壩為鋼筋砼面板堆石壩，大壩上游面采用擠壓邊墻臨時護坡，擠壓邊墻位于高程26.2m至68.45m，最大斜長為72.67m，總面積約為9000m2。擠壓邊墻外側坡比1：1.4，內側坡比8：1，頂寬0.1m，底寬0.71m，高0.4m，斷面呈梯形。

2 混凝土擠壓邊墻的配合比設計

2.1擠壓邊墻混凝土的技術要求

擠壓邊墻混凝土配合比按一級配干硬性混凝土設計，坍落度為0，干密度大于2.15g/cm3，混凝土28天抗壓強度為3-5MPa，滲透系數在10-3～10-4cm/s范圍內，彈性模量為5000～10000MPa。擠壓邊墻待其達到一定的齡期（一般2～3小時左右），并具有一定強度后，在其下游側按設計要求鋪填墊層料。

2.2 配合比設計

擠壓邊墻混凝土原材料如下：（1）骨料采用當地產天然砂及碎石骨料，（2）水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，（3）速凝劑采用粉劑。最終的擠壓邊墻混凝土配合比見表1。

3 混凝土邊墻擠壓機械選型及改進

本工程所采用的邊墻擠壓機是由陜西省水利機械設備制造安裝有限公司生產的BJY40型邊墻擠壓機，該設備從設計原理上是比較先進的，能夠滿足擠壓邊墻設計要求；但由于制造工藝的原因，在使用過程中油泵、液壓馬達等核心部件經常出現故障，而且其滾筒、攪龍的消耗量也比廠家的設計大的多。不過總的來說，施工質量要求等各方面基本滿足混凝土擠壓墻的技術要求。邊墻擠壓機主要機械參數見表2

3.1 邊墻擠壓機工作原理

邊墻擠壓機工作原理類似螺旋輸送機，由動力裝置帶動螺旋攪龍的擠壓裝置，將干硬性混凝土連續不斷地擠入成型槽內，隨著混凝土密實度的提高，利用擠壓力的反作用力推動擠壓機不斷前進，實現連續施工。如圖1

施工過程中可通過增加或減少振動力調整擠壓混凝土的密實度，調節攪龍轉速來調節擠壓機的前進速度。混凝土料在攪龍擠壓和振動器激振力的雙重促使下，充滿成型倉，并達到要求的密實度，在攪龍軸向推力的作用下，以密實的混凝土為支撐向前移動，而形成特定幾何斷面的混凝土邊墻。

3.2 邊墻擠壓機的改進

針對行走系統前后兩組輪子相互獨立，且不與傳動系統相連接的特點，我們對行走系統在原有基礎上作了適當的改進，行走系統后端不作調整，前端由4個輪子調整為2個輪子，且左前側的輪子與左后側的輪子處在行走方向的同一軸線上，在工作狀態時，左側的輪子通過事先固定好的槽鋼（140×60×8）凹槽進行導向，使擠壓邊墻機沿著既定軌跡行駛。

4 擠壓邊墻混凝土施工

4.1 工藝流程

擠壓邊墻斷面為梯形，高40cm，頂寬10cm，底寬71cm，上游坡比為1：1.4，下游坡比為8：1。擠壓邊墻在每一層墊層料（2A料）填筑之前施工，其施工流程如下：

作業面平整與檢測→測量與放線→槽鋼軌道安裝→邊墻擠壓機就位→攪拌車運輸卸料→邊墻擠壓→表面及層間缺陷修補→端頭邊墻施工→墊層料攤鋪、碾壓→取樣檢驗→驗收合格后進入下一循環。

4.2 施工方法

4.2.1 作業面平整與測量放樣

人工整修施工作業面，其平整度控制在±2cm，以保證邊墻擠壓成型平整、直順。

施工放樣采用全站儀，沿壩軸線方向每12m設一個控制點（控制點距擠壓邊墻上游面的距離為1.11m），并用鋼釬固定，每根鋼釬用紅漆進行標記，紅漆標記距作業面5cm。相鄰兩鋼釬用放樣線相連后，作為邊墻擠壓機行走的路線。

4.2.2 槽鋼軌道安裝

測量放樣完成后，對放置槽鋼位置的墊層料部位進行修整，挖除多余填料，軌道所用槽鋼規格為140mm*60mm*8mm，單根長9m，安裝后的槽鋼凹口下部與擠壓邊墻頂齊平，同時槽鋼上游側與放樣線重疊。

4.2.3 邊墻擠壓機就位

邊墻擠壓機采用機械吊運就位，吊裝過程中使邊墻擠壓機左側的兩個輪子剛好嵌入槽鋼凹槽內，使邊墻擠壓機整體處于水平狀態，進行起點就位和定向調整，安放、固定擠壓邊墻起頭的端頭擋板。

4.2.4 擠壓邊墻施工

混凝土采用7m3砼攪拌運輸車運至施工現場，混凝土直接卸料至邊墻擠壓機料倉，卸料速度須均勻連續，并將邊墻擠壓機行走速度控制在40～50m/h。施工中派專職人員，對出現的外形尺寸誤差、邊墻垮塌等質量缺陷進行人工修補處理。

4.2.5 擠壓邊墻端頭混凝土施工

邊墻兩岸端頭混凝土利用組合模板，采用人工進料、分層夯實，分層厚度不大于10cm，2h后拆模。

4.2.6 表面及層間缺陷修補

對出機后邊墻表面缺陷和層間臺口，采用邊墻同種材料的細料補填，輔以人工用30～50cm長木抹子及時進行修整、補平、拍實。

4.2.7 墊層料攤鋪、碾壓

擠壓邊墻成型1h后開始墊層料攤鋪。墊層料卸料方向與邊墻軸線一致，卸料距邊墻不小于30cm，采用機械輔以人工進行鋪料，鋪料厚度高于邊墻頂面約5cm，4h后開始碾壓。

采用自行式振動碾碾壓，鋼輪距邊墻內邊線約20cm，先靜碾2遍，再振碾8遍。貼近邊墻處采用150平板夯碾壓8～10遍。邊角部位采用液壓振動夯板壓實，夯板壓痕用150平板夯碾壓整平。

5 施工質量檢測

5.1 邊墻變形位移檢測

1）擠壓邊墻施工過程中，專門安排測量人員對已成形的擠壓邊墻位置進行復核，經復核剛成形的擠壓邊墻豎向及水平向偏差均小于5mm。

2）在擠壓邊墻坡面設置表面觀測點，觀測點每20m間距設置1個，每2層設置1排，經觀測，擠壓邊墻沉降位移及水平位移變形不大，均設計允許區間。

5.2 干密度、強度檢測

原則上每層取樣一組進行干密度、強度檢測。檢測值長期較穩定后，適當放寬至10層左右取樣一組進行檢測。經檢測，干密度為2.16～2.18g/cm3（設計要求大于2.15g/cm3），強度為3.6～4.8MPa（設計要求3～5MPa）。

5.3 滲透、彈性模量檢測

原則上每3層取樣一組進行滲透、彈性模量檢測，檢測值長期較穩定后，放寬至20層左右取樣一組進行檢測。經檢測，滲透系數為6.23×10-3～8.28×10-3cm/s（設計要求10-3～10-4cm/s），彈性模量為6200～7600MPa（設計要求5000～10000MPa）。

6 結論

混凝土面板壩上游坡面的施工是控制壩體填筑進度和影響壩體質量的關鍵環節。混凝土擠壓式邊墻護坡技術是混凝土面板堆石壩上游坡面施工的新方法，特別是經過改進后采用有軌式邊墻擠壓技術，相對于其它施工方法或無軌式擠壓邊墻施工技術來說，有如下優點：

（1）簡化了墊層料的施工工序，保證和提高了墊層的施工質量；降低了施工成本。（2）滿足了大壩的填筑上升速度，確保了壩體的安全度汛；避免了填筑過程中上游邊坡滾石和斜坡碾壓高邊坡作業，提高了施工安全性。（3）軌道安裝后，邊墻擠壓機械吊裝就位簡便、有效。（4）成形后擠壓邊墻豎向及水平向偏差小，大大減少了后期表面及層間缺陷修補。

綜上所述，在本工程采用經改進后的有軌式擠壓邊墻施工技術，避免了上游邊坡滾石和斜坡碾壓設備等危險作業，大大減少了后期表面及層間缺陷修補作業，提高了施工進度和質量，降低了成本。